Пристрій для незалежного регулювання електричного режиму в трифазній дуговій печі

Пристрій відноситься до електротермії і може використовуватись для незалежного регулювання потужності дуг в фазах дугових сталеплавильних печей (ДСП) при технологічних коротких замиканнях. Відомо пристрій до регулювання потужності дуг ДСП (Соколов М.М., Грасевич В.И. Электрооборудование механизмов электротермических установок. - М.: Энергоиздат, 1983), в якому визначається напруга розузгодження в кожній фазі І здійснюється піднімання електроду тієї фази, де ця напруга має певний знак. Такий пристрій не дає змогу розпізнати в якій саме фазі відбулося коротке замикання тому, що напруга розузгодження залежить від значення струмів у сусідніх фазах. Найближчим по технічній суті є автоматичний регулятор потужності трифазної ДСП для виплавки металізованих окатишів (АС СРСР №1432803, H05B7/148), в якому в колі регулювання кожної фази є давач струму і давач напруги, виходи яких з'єднані з відповідними входами блока порівняння, вихід якого з'єднаний через ключ з механізмом переміщення електрода своєї фази. Такий пристрій розрізняє фазу, в якій має місце коротке замикання, але потребує інформації про відношення і знаки постійних складових струмів дуг, а тому є складним для реалізації. В основу винаходу покладено завдання створити простий і надійний пристрій для незалежного регулювання електричного режиму в ДСП, в якому впровадження в кожній фазі нових блоків фільтрів постійних складових струмів дуг, структурних елементів з новими зв'язками між ними дозволило б забезпечити незалежне регулювання по фазах електричного режиму ДСП і за рахунок цього зменшити час роботи печі в неоптимальному режимі і тим самим покращити техніко-економічні показники роботи ДСП. Поставлене завдання досягається тим, що в пристрої для незалежного регулювання електричного режиму в трифазній дуговій печі в колі регулювання кожної фази є давач струму і давач напруги, виходи яких з'єднані з відповідними входами блока порівняння, вихід якого з'єднаний через ключ з механізмом переміщення електрода своєї фази, додатково споряджений в кожній фазі блоки фільтрів постійних складових струмів дуг, входи яких з'єднані з виходами давачів струмів дуг відповідно, а виходи цих фільтрів з'єднані через діод з входом трігера, вихід трігера першої фази з'єднаний з першими входами першого і третього логічного елемента "І", а також з першим входом першого логічного елемента "АБО", вихід трігера другої фази з'єднаний з другим входом першого логічного елемента "І", з першим входом другого логічного елемента "І", а також з третім входом другого логічного елемента "АБО", вихід трігера третьої фази з'єднаний з другими входами третього і першого логічного елемента "І", а також з третім входом третього логічного елемента "АБО", виходи трьох логічних елементів "І" з'єднані з другими входами трьох логічних елементів "АБО" відповідно а також вихід першого логічного елемента "І" з'єднаний з першим входом другого логічного елемента "АБО", вихід другого логічного елемента "І" з'єднаний з першим входом третього логічного елемента "АБО", а вихід третього логічного елемента "І" з'єднаний з третім входом першого логічного елемента "АБО". Виходи трьох логічних елементів "АБО" з'єднані з керуючими входами трьох ключів відповідно і є виходами пристрою. Спорядження пристрою блоками фільтрів постійних складових струмів дуг, діодами, трігерами та елементами алгебри логіки, з допомогою яких обчислюються логічні функції наявності короткого замикання, забезпечує просту й надійну схему побудови пристрою незалежного регулювання потужності дуг, а саме дозволяє розпізнати коротке замикання саме в тій фазі, де воно має місце тільки на основі знаків постійних складових струмів дуг незалежно від їх величин і забезпечити незалежне регулювання по фазах електричного режиму ДСП. Завдяки цьому вдається уникнути непотрібних переміщень електродів у тих фазах, де коротких замикань немає, а тому зменшується час роботи печі в неоптимальному режимі і покращуються техніко-економічні показники роботи ДСП. На кресленні (фіг.) зображена функціональна схема пристрою. Пристрій для незалежного регулювання електричного режиму в трифазній дуговій печі складається з давачів струмів дуг 1 - 3, давачів напруги дуг 4 - 6, виходи яких з'єднані з відповідними входами блоків порівняння 7 - 9, виходи яких з'єднані через ключі 10 - 12 з механізмами переміщення 13 - 15 електродів відповідної фази, додатково споряджений в кожній фазі блоки фільтрів постійної складової струмів 16 18, входи яких з'єднані з виходами давачів струму 1 - 3, а виходи фільтрів 16 - 18 через діоди 19 - 21 з'єднані з входами трігерів 22 - 24, логічних елементів "І" 25 - 27 і логічних елементів "АБО" 28 30, причому вихід трігера 22 першої фази з'єднаний з першим входом 25 і 27 логічного елемента "І", а також з першим входом логічного елемента 28 "АБО", вихід трігера 23 другої фази з'єднаний з другим входом логічного елемента 25 "І", з першим входом логічного елемента 26 "І", а також з третім входом логічного елемента 29 "АБО", вихід трігера 24 третьої фази з'єднаний з другими входами 25 і 27 логічних елементів 25 і 27 "І", а також з третім входом логічного елемента 30 "АБО", виходи трьох логічних елементів 25 - 27 "І" з'єднані з другими входами трьох логічних елементів 28 - 30 "АБО" відповідно, а також вихід логічного елемента 25 "І" з'єднаний з першим входом логічного елемента 29 "АБО", вихід логічного елемента 26 "І" з'єднаний з першим входом логічного елемента 30 "АБО", а вихід логічного елемента 27 "І" з'єднаний з третім входом логічного елемента 28 "АБО", виходи трьох логічних елементів 28 - 30 "АБО" з'єднані з керуючими входами ключів 10 - 12 відповідно. Сигнали з давачів струмів 1 - 3 і давачів напруги 4 - 6 поступають на відповідні входи блоків порівняння 7 - 9 відповідних фаз. Ці ж самі сигнали з давачів струмів 1 - 3 поступають на входи фільтрів постійних складових струмів 16 - 18. Сигнали з виходів фільтрів постійних складових струмів через відповідні діоди 19 - 21 поступають на входи трігерів 22 - 24 відповідно. Сигнал з виходу трігера 22 поступає на перші входи логічних елементів "І" 25 і 27 та на перший вхід логічного елемента "АБО" 28. Сигнал з виходу трігера 23 поступає на перший вхід логічного елемента "І" 26, другий вхід елемента "І" 25, третій вхід елемента "АБО" 29. Сигнал з виходу трігера 24 поступає на другі входи елементів 26 і 27, а також третій вхід логічного елемента "АБО" 30. Сигнал з виходу елемента 25 поступає на другий вхід елемента 28 і перший вхід елемента 29. Сигнал з виходу елемента 26 поступає на другий вхід елемента 29 і перший вхід елемента 30. Сигнал з виходу елемента 27 поступає на другий вхід елемента 30 і третій вхід елемента 28. Сигнали з виходів логічних елементів "АБО" 28 - 30 поступають на блокуючі входи ключів 10 - 12 відповідно. Сигнали з виходів блоків порівняння 7 9 через відповідні ключі 10 - 12 поступають на входи механізмів переміщення електродів 13 - 15 відповідних фаз. При експлуатації ДСП в початковий період розплавлення металу мають місце різноманітні технологічні короткі замикання, причому як однофазні, так і дво-, та трифазні. В силу дії першого закону Кірхгофа процес відпрацювання коротких замикань в тих фазах, де вони мають місце, супроводжується також переміщенням і тих електродів, де короткі замикання відсутні. Тим самим порушується оптимальність протікання процесу плавлення. Для усунення цього явища необхідно блокувати механізм переміщення тих фаз, де відсутні короткі замикання. Позначимо через логічні функції блокування відповідних фаз регулятора - блокується, не блокується), а наявність коротких замикань, які є логічними аргументами функцій позначимо замикання, Легко показати, що - є коротке - коротке замикання відсутнє). Внаслідок наявного вентильного ефекту в дугах ДСП через неоднорідність електроду і шихти, при однофазних і двофазних коротких замиканнях в струмах дуг появляються постійні складові. При відсутніх коротких замиканнях, або коли трифазне коротке замикання, постійні складові відсутні. Напрямок протікання постійних складових струмів залежить від того, в яких фазах є коротке замикання. Прийнявши знак (-) для постійної складової струму тієї фази, де є к.з., а знак (+) для фази, де к.з. відсутнє, введемо нові логічні аргументи. Якщо складової(+) і то знак постійної якщо знак постійної складової (-). Очевидно, що врахуванням цього отримаємо: 3 На основі виразів складемо таблицю істиності, що їм відповідає. Останній стовпчик таблиці відповідає технологічній ситуації, коли відсутні к.з. і загрози непотрібних реакцій не має. Крім цього, в даному випадку і не можуть одночасно бути рівними 1. Тому цей стовпчик таблиці з розгляду вилучається, як ситуацію, що не відповідає реальному об'єктові. Після вилучення останнього стовпчика очевидними є такі вирази Виходячи з виразів (3), робиться висновок, що необхідно блокувати регулятор тієї фази, де тобто знак постійної складової струму є додатнім. Цей принцип і лежить в основі побудови даного пристрою.